与低成本电池改进无机室温熔盐电解液

在《华尔街日报》发表的一篇论文ACS应用能源材料亚博网站下载报告了廉价的无机室温熔盐电解质的发展与改进的电化学窗口的设计更安全、更高效的锂离子电池。的研究已经由一个团队在中国华中科技大学。亚博老虎机网登录

研究:室温熔盐”的聚合物电解质使一个高效和高耐热稳定性混合李/ Na-Ion电池图片来源:浸图像/ Shutterstock.com

解决人为气候变化的挑战

传统化石燃料发电排放大量的有害的温室气体,已被公认为全球气温增加的主要原因。极端天气事件,更严重的山火,增加了全球海洋的酸化,生物多样性的丧失都是人为的气候变化有关。

电气化的社会和行业一直强调中央策略解决问题与人类的工业活动和全球气温上升保持在国际商定的限制。可再生能源发电技术,如光伏太阳能电池,风力、水力发电,生物燃料,碳捕获和储存,和清洁、可持续的能源存储技术近几十年来已经开发出来。

改善锂离子电池

锂离子电池的关键技术推动向电气化。这些设备有生活周期长、能量密度高的优点,但存在严重的安全问题与使用非水电解质的锂离子电池。出于这个原因,近年来水性电解质都进行了广泛的探索,特别是在大规模固定能量存储应用程序。

水电解质却阻碍了狭窄的电化学窗口,这限制了他们的能量密度。为了克服这个问题,water-in-salt电解质是在2015年由锁等。这些电解质的电化学窗口达到~ 3.0 V。然而,这项研究中所开发的过程涉及使用锂盐,可以腐蚀和昂贵的,提出了严重的安全问题和成本。

发展RTMS电解质

作者之前的研究的发展进行室温熔盐电解质(RTMS),展示了良好的成果。这种低成本的电解质组成的NaNO₃和利诺₃.3H₂O和团队把这个小说在混合lithium-sodium RTMS电解质离子电池。

研究了水溶液电解液的电化学窗口扩大~ 3.1 V。这主要是由于水分活度下降。水水解抑制小说中电解质;然而,凝固和离子流动损失是由于电化学过程中晶体水的损失。这也发生在体温升高由于动能的增加。锂离子的释放被强键之间没有提升₃^{- - - - - -}和钠⁺离子。

这项研究

这项新研究改善了rmt电解质在作者之前的工作。作者基于rmt包含亲水聚合物电解质。通过加入这个元素,水晶水损失和氢进化被抑制。以前的作品展示在水凝胶中polymer-water交互的好处,减少动态的水分子在聚合物链这些材料。亚博网站下载水分子紧密地绑定到聚合物基质。

电子束辐照是用来提供快速聚合电解质材料。聚合开始在这个过程的交互中的高能电子辐射与物质材料。分子电离和激发的电子束。电子束聚合提供了快速交联而不需要启动器,使它明显优于紫外线irradiation-polymerization等过程。

RTMS结合创建新颖灵活RTMS-polymer甲基丙酸烯聚合物电解质。PEGDMA被选为单体的聚合物矩阵。讲坛是用作交联剂,HMPP被用作光。亲水集团材料固定化和稳定水分子,从而减少水的活动,因此扩大小说电解质的电化学窗口。

除了扩大电化学窗口在室温下,电解液也具有高的离子电导率。这部小说电解质的电化学性能是非常有利的,具有高容量和容量保留85%超过100周期。

热稳定性也提高了聚合物材料的整合,提高其高温性能、高容量和容量保持在一百周期60°C的92%。电解液具有库仑效率100%。

总之

研究报告了上级的发展,低成本的混合RTMS-polymer电解质,提高能量密度,一个出色的速度,在温度升高和高性能。这种电解质与常规水溶液锂离子电池相比本质上是安全的。研究利益制造可靠、稳定、安全、高效的可穿戴设备和大型固定式储能应用程序。

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进一步的阅读

王,Z et al。(2022)“室温熔盐”的聚合物电解质使一个高效和高耐热稳定性混合李/ Na-Ion电池ACS应用能源材料亚博网站下载[网络]pubs.acs.org。可以在:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.2c00483

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